EP1565540B1 - Liquid crystalline compounds - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft flüssigkristalline Verbindungen sowie ein flüssigkristallines Medium, dessen Verwendung für elektrooptische Zwecke und dieses Medium enthaltende Anzeigen.The present invention relates to liquid-crystalline compounds and to a liquid-crystalline medium, the use thereof for electro-optical purposes and displays containing this medium.
Flüssige Kristalle werden vor allem als Dielektrika in Anzeigevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften solcher Substanzen durch eine angelegte Spannung beeinflusst werden können. Elektrooptische Vorrichtungen auf der Basis von Flüssigkristallen sind dem Fachmann bestens bekannt und können auf verschiedenen Effekten beruhen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise Zellen mit dynamischer Streuung, DAP-Zellen (Deformation aufgerichteter Phasen), Gast/Wirt-Zellen, TN-Zellen mit verdrillt nematischer ("twisted nematic") Struktur, STN-Zellen ("supertwisted nematic"), SBE-Zellen ("superbirefringence effect") und OMI-Zellen ("optical mode interference"). Die gebräuchlichsten Anzeigevorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich-Effekt und besitzen eine verdrillt nematische Struktur.Liquid crystals are mainly used as dielectrics in display devices, since the optical properties of such substances can be influenced by an applied voltage. Electro-optical devices based on liquid crystals are well known to the person skilled in the art and can be based on various effects. Such devices include, for example, dynamic scattering cells, DAP (out-of-phase deformation) cells, guest / host cells, twisted nematic (TN) cells, supertwisted nematic (STN) cells, SBE cells. Cells ("superbirefringence effect") and OMI cells ("optical mode interference"). The most common display devices are based on the Schadt-Helfrich effect and have a twisted nematic structure.
Die Flüssigkristallmaterialien müssen eine gute chemische und thermische Stabilität und eine gute Stabilität gegenüber elektrischen Feldern und elektromagnetischer Strahlung besitzen. Ferner sollten die Flüssigkristallmaterialien niedere Viskosität aufweisen und in den Zellen kurze Ansprechzeiten, tiefe Schwellenspannungen und einen hohen Kontrast ergeben.The liquid crystal materials must have good chemical and thermal stability and good stability against electric fields and electromagnetic radiation. Further, the liquid crystal materials should have low viscosity and provide short response times, low threshold voltages, and high contrast in the cells.
Weiterhin sollten sie bei üblichen Betriebstemperaturen, d.h. in einem möglichst breiten Bereich unterhalb und oberhalb Raumtemperatur eine geeignete Mesophase besitzen, beispielsweise für die oben genannten Zellen eine nematische oder cholesterische Mesophase. Da Flüssigkristalle in der Regel als Mischungen mehrerer Komponenten zur Anwendung gelangen, ist es wichtig, dass die Komponenten untereinander gut mischbar sind. Weitere Eigenschaften, wie die elektrische Leitfähigkeit, die dielektrische Anisotropie und die optische Anisotropie, müssen je nach Zellentyp und Anwendungsgebiet unterschiedlichen Anforderungen genügen. Beispielsweise sollten Materialien für Zellen mit verdrillt nematischer Struktur eine positive dielektrische Anisotropie und eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.Furthermore, they should have a suitable mesophase at normal operating temperatures, ie in the widest possible range below and above room temperature, for example, for the above-mentioned cells a nematic or cholesteric mesophase. Since liquid crystals are generally used as mixtures of several components, it is important that the components are readily miscible with each other. Further properties, such as the electrical conductivity, the dielectric anisotropy and the optical anisotropy, must, depending on Cell type and application area meet different requirements. For example, materials for cells of twisted nematic structure should have positive dielectric anisotropy and low electrical conductivity.
Beispielsweise sind für Matrix-Flüssigkristallanzeigen mit integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte (MFK-Anzeigen) Medien mit großer positiver dielektrischer Anisotropie, breiten nematischen Phasen, relativ niedriger Doppelbrechung, sehr hohem spezifischen Widerstand, guter UV- und Temperaturstabilität und geringem Dampfdruck erwünscht.For example, for matrix liquid crystal displays with integrated non-linear elements for single pixel switching (MFK displays), media with high positive dielectric anisotropy, broad nematic phases, relatively low birefringence, very high resistivity, good UV and temperature stability, and low vapor pressure are desired ,
Derartige Matrix-Flüssigkristallanzeigen sind bekannt. Als nichtlineare Elemente zur individuellen Schaltung der einzelnen Bildpunkte können beispielsweise aktive Elemente (d.h. Transistoren) verwendet werden. Man spricht dann von einer "aktiven Matrix", wobei man zwei Typen unterscheiden kann:
- 1. MOS (Metal Oxide Semiconductor) oder andere Dioden auf Silizium-Wafer als Substrat.
- 2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.
- 1. MOS (Metal Oxide Semiconductor) or other diodes on silicon wafer as a substrate.
- 2. Thin-film transistors (TFT) on a glass plate as a substrate.
Die Verwendung von einkristallinem Silizium als Substratmaterial beschränkt die Displaygröße, da auch die modulartige Zusammensetzung verschiedener Teildisplays an den Stößen zu Problemen führt.The use of monocrystalline silicon as a substrate material limits the display size, since the modular composition of various partial displays on the joints leads to problems.
Bei dem aussichtsreicheren Typ 2, welcher bevorzugt ist, wird als elektrooptischer Effekt üblicherweise der TN-Effekt verwendet. Man unterscheidet zwei Technologien: TFT's aus Verbindungshalbleitem wie z.B. CdSe oder TFT's auf der Basis von polykristallinem oder amorphem Silizium. An letzterer Technologie wird weltweit mit großer Intensität gearbeitet.In the more promising type 2, which is preferred, the TN effect is usually used as the electro-optical effect. A distinction is made between two technologies: TFTs made of compound semiconductors such as CdSe or TFTs based on polycrystalline or amorphous silicon. The latter technology is being worked on worldwide with great intensity.
Die TFT-Matrix ist auf der Innenseite der einen Glasplatte der Anzeige aufgebracht, während die andere Glasplatte auf der Innenseite die transparente Gegenelektrode trägt. Im Vergleich zu der Größe der Bildpunkt-Elektrode ist der TFT sehr klein und stört das Bild praktisch nicht. Diese Technologie kann auch für voll farbtaugliche Bilddarstellungen erweitert werden, wobei ein Mosaik von roten, grünen und blauen Filtern derart angeordnet ist, dass je ein Filterelement einem schaltbaren Bildelement gegenüber liegt.The TFT matrix is applied on the inside of one glass plate of the display, while the other glass plate on the inside carries the transparent counter electrode. Compared to the size of the pixel electrode, the TFT is very small and practically does not disturb the image. This technology can also be extended to fully color-capable image representations, wherein a mosaic of red, green and blue filters is arranged such that each one filter element is opposite to a switchable image element.
Die TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polarisatoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.The TFT displays usually operate as TN cells with crossed polarizers in transmission and are backlit.
Der Begriff MFK-Anzeigen umfasst hier jedes Matrix-Display mit integrierten nichtlinearen Elementen, d.h. neben der aktiven Matrix auch Anzeigen mit passiven Elementen wie Varistoren oder Dioden (MIM = Metall-Isolator-Metall).The term MFK displays here includes any matrix display with integrated nonlinear elements, i. in addition to the active matrix also displays with passive elements such as varistors or diodes (MIM = metal-insulator-metal).
Derartige MFK-Anzeigen eignen sich insbesondere für TV-Anwendungen (z.B. Taschenfemseher) oder für hochinformative Displays für Rechner anwendungen (Laptop) und im Automobil- oder Flugzeugbau. Neben Problemen hinsichtlich der Winkelabhängigkeit des Kontrastes und der Schaltzeiten resultieren bei MFK-Anzeigen Schwierigkeiten bedingt durch nicht ausreichend hohen spezifischen Widerstand der Flüssigkristallmischungen [
Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzeigen mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, kurzen Schaltzeiten auch bei tiefen Temperaturen und niedriger Schwellenspannung, die diese Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße zeigen.Thus, there is still a great need for MFK displays with very high resistivity at the same time large working temperature range, short switching times even at low temperatures and low threshold voltage, which do not show these disadvantages or only to a lesser extent.
Bei TN-(Schadt-Helfrich)-Zellen sind Medien erwünscht, die folgende Vorteile in den Zellen ermöglichen:
- erweiterter nematischer Phasenbereich (insbesondere zu tiefen Temperaturen)
- Schaltbarkeit bei extrem tiefen Temperaturen (out-door-use, Automobil, Avionik)
- erhöhte Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung (längere Lebensdauer)
- extended nematic phase range (especially at low temperatures)
- Switchability at extremely low temperatures (out-door-use, automotive, avionics)
- increased resistance to UV radiation (longer life)
Mit den aus dem Stand der Technik zur Verfügung stehenden Medien ist es nicht möglich, diese Vorteile unter gleichzeitigem Erhalt der übrigen Parameter zu realisieren.With the media available from the prior art, it is not possible to realize these advantages while maintaining the other parameters.
Bei höher verdrillten Zellen (STN) sind Medien erwünscht, die eine höhere Multiplexierbarkeit und/oder kleinere Schwellenspannungen und/oder breitere nematische Phasenbereiche (insbesondere bei tiefen Temperaturen) ermöglichen. Hierzu ist eine weitere Ausdehnung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes (Klärpunkt, Übergang smektisch-nematisch bzw. Schmelzpunkt, Viskosität, dielektrische Größen, elastische Größen) dringend erwünscht.For higher-twisted cells (STN), media are desired which allow for higher multiplexability and / or lower threshold voltages and / or broader nematic phase ranges (especially at low temperatures). For this purpose, a further expansion of the available parameter space (clearing point, transition smectic-nematic or melting point, viscosity, dielectric values, elastic sizes) is urgently desired.
In der Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Medien insbesondere für derartige MFK-, IPS-, TN- oder STN-Anzeigen bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße, und vorzugsweise gleichzeitig sehr hohe spezifische Widerstände und niedrige Schwellenspannungen aufweisen. Für diese Aufgabe werden flüssigkristalline Verbindungen benötigt, die einen hohen Klärpunkt und eine niedrige Rotationsviskosität besitzen.The invention has for its object to provide media especially for such MFK, IPS, TN or STN displays that do not have the disadvantages mentioned above, or only to a lesser extent, and preferably at the same time very high resistivities and low threshold voltages. For this task, liquid-crystalline compounds are required which have a high clearing point and a low rotational viscosity.
Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Verbindungen verwendet.It has now been found that this object can be achieved by using the liquid-crystalline compounds according to the invention.
Gegenstand der Erfindung sind somit flüssigkristalline Verbindungen der Formel I,
- R1 und R2
- jeweils unabhängig voneinander H, Halogen, einen halogenierten oder unsubstituierten Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -C≡C-, -CH=CH-, -0-, -CO-O- oder -O-CO- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, wobei einer der Reste R1 und R2 auch CN, OCN, SCN, NCS oder SF5 bedeuten kann,
- A1, A2, A3 und A4
- jeweils unabhängig voneinander
- Z1, Z2 und Z3
- jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -C2F4-. -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C≡C- oder eine Einfachbindung, und
- a, b und c
- jeweils unabhängig voneinander 0,1,2 oder 3, wobei a + b + c ≤ 3 ist,
- R 1 and R 2
- each independently of one another H, halogen, a halogenated or unsubstituted alkyl or alkoxy radical having 1 to 15 C atoms, where in these radicals also one or more CH 2 groups are each independently denoted by -C≡C-, -CH = CH- , -O-, -CO-O- or -O-CO- can be replaced so that O atoms are not directly linked to each other, where one of the radicals R 1 and R 2 also CN, OCN, SCN, NCS or SF 5 can mean
- A 1 , A 2 , A 3 and A 4
- each independently
- Z 1 , Z 2 and Z 3
- are each independently -CO-O-, -O-CO-, -CF 2 O-, -OCF 2-, -CH 2 O -, -OCH 2 -, -CH 2 CH 2 -, - (CH 2) 4 -, -C 2 F 4 -. -CH 2 CF 2 -, -CF 2 CH 2 -, -CF = CF-, -CH = CH-, -C≡C- or a single bond, and
- a, b and c
- independently of each other 0,1,2 or 3, where a + b + c ≤ 3,
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung der Verbindungen der Formel I in flüssigkristallinen Medien.The invention further relates to the use of the compounds of the formula I in liquid-crystalline media.
Die Verbindungen der Formel I besitzen einen breiten Anwendungsbereich. In Abhängigkeit von der Auswahl der Substituenten können diese Verbindungen als Basismaterialien dienen, aus denen flüssigkristalline Medien zum überwiegenden Teil zusammengesetzt sind; es können aber auch Verbindungen der Formel I flüssigkristallinen Basismaterialien aus anderen Verbindungsklassen zugesetzt werden, um beispielsweise die dielektrische und/oder optische Anisotropie eines solchen Dielektrikums zu beeinflussen und/oder um dessen Schwellenspannung und/oder dessen Viskosität zu optimieren.The compounds of the formula I have a wide range of applications. Depending on the choice of substituents, these compounds may serve as base materials from which liquid crystalline media are predominantly composed; However, it is also possible to add compounds of the formula I to liquid-crystalline base materials from other classes of compounds in order, for example, to influence the dielectric and / or optical anisotropy of such a dielectric and / or to optimize its threshold voltage and / or its viscosity.
Die Verbindungen der Formel I sind in reinem Zustand farblos und bilden flüssigkristalline Mesophasen in einem für die elektrooptische Verwendung günstig gelegenen Temperaturbereich. Insbesondere zeichnen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen durch ihren breiten nematischen Phasenbereich aus. In flüssigkristallinen Mischungen unterdrücken die erfindungsgemäßen Substanzen die smektischen Phasen und führen zu einer deutlichen Verbesserung der Tieftemperatur-Lagerstabilität. Chemisch, thermisch und gegen Licht sind sie stabil.The compounds of the formula I are colorless in the pure state and form liquid-crystalline mesophases in a temperature range which is favorably located for the electro-optical use. In particular, the compounds according to the invention are distinguished by their broad nematic phase range. In liquid-crystalline mixtures, the substances according to the invention suppress the smectic phases and lead to a marked improvement in the low-temperature storage stability. Chemically, thermally and against light, they are stable.
Gegenstand der Erfindung sind insbesondere die Verbindungen der Formel I, worin R1 Alkyl oder Alkenyl und R2 Halogen oder OCF3 bedeutet. Halogen bedeutet vorzugsweise F, ferner CI.The invention relates in particular to the compounds of the formula I in which R 1 is alkyl or alkenyl and R 2 is halogen or OCF 3 . Halogen is preferably F, furthermore CI.
Insbesondere bevorzugt sind Verbindungen der Formel I, worin a = 0, ferner a = 1, ist. Z1, Z2 und/oder Z3 ist vorzugsweise eine Einfachbindung, ferner -CF2O- -OCF2-, -C2F4-, -CH2O-, -OCH2- oder -COO-. A1, A2, A3 und A4 bedeuten vorzugsweise
Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formeln IA
R1 bedeutet vorzugsweise Alkyl, Alkoxy, Alkenyl, Alkenyloxy. Vorzugsweise bedeutet R2 F, Cl, OCF3, OCHF2, OCHFCF3, OCF2CHFCF3, CN, SF5, NCS, SCN, insbesondere F oder OCF3, R1 bedeutet vorzugsweise geradkettiges Alkyl oder Alkenyl. L1 und L2 bedeuten jeweils unabhängig voneinander H oder F. Besonders bevorzugt sind Verbindungen worin X = L1 = L2 = Fluor, ferner X = OCF3 und L1 = L2 = F bedeuten.R 1 is preferably alkyl, alkoxy, alkenyl, alkenyloxy. Preferably, R 2 is F, Cl, OCF 3 , OCHF 2 , OCHFCF 3 , OCF 2 CHFCF 3 , CN, SF 5 , NCS, SCN, in particular F or OCF 3 , R 1 is preferably straight-chain alkyl or alkenyl. L 1 and L 2 are each, independently of one another, H or F. Particular preference is given to compounds in which X = L 1 = L 2 = fluorine, furthermore X = OCF 3 and L 1 = L 2 = F.
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sind die Verbindungen der Formeln l1 bis l31,
Die Verbindungen der Formel I lassen sich sehr leicht in die Enantiomere auftrennen, in dem man das Racemat z. B. über eine chirale HPLC-Säule gibt. Gegenstand der Erfindung sind daher die Verbindungen der Formel I, die sowohl als Racemat als auch als Enantiomer vorliegen.The compounds of formula I can be very easily separated into the enantiomers, in which the racemate z. B. via a chiral HPLC column. The invention therefore relates to the compounds of the formula I which are present both as racemate and as enantiomer.
Die Verbindungen der Formel I werden nach an sich bekannten Methoden dargestellt, wie sie in der Literatur (z.B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.The compounds of the formula I are prepared by methods known per se, as described in the literature (for example in the standard works such as Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart), specifically under reaction conditions suitable for the said reactions are known and suitable. One can also make use of known per se, not mentioned here variants.
Die Verbindungen der Formel I können z.B. wie folgt hergestellt werden:
Gegenstand der Erfindung sind auch elektrooptische Anzeigen (insbesondere STN- oder MFK-Anzeigen mit zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte auf den Trägerplatten und einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie und hohem spezifischem Widerstand), die derartige Medien enthalten sowie die Verwendung dieser Medien für elektrooptische Zwecke.The invention also provides electro-optical displays (in particular STN or MFK displays with two plane-parallel support plates, which form a cell with a border, integrated non-linear elements for switching individual pixels on the support plates and a nematic liquid crystal mixture in the cell with positive dielectric anisotropy and high resistivity) containing such media as well as the use of these media for electro-optical purposes.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen eine bedeutende Erweiterung des zur Verfügung stehenden Parameterraumes.The liquid-crystal mixtures according to the invention enable a significant expansion of the available parameter space.
Die erzielbaren Kombinationen aus Klärpunkt, Viskosität bei tiefer Temperatur, thermischer und UV-Stabilität und dielektrischer Anisotropie übertreffen bei weitem bisherige Materialien aus dem Stand der Technik.The achievable combinations of clearing point, low temperature viscosity, thermal and UV stability, and dielectric anisotropy far surpass existing prior art materials.
Die Forderung nach hohem Klärpunkt, nematischer Phase bei tiefer Temperatur sowie einem hohen Δε konnte bislang nur unzureichend erfüllt werden. Flüssigkristallmischungen, wie z. B. MS 99295 (Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) weisen zwar vergleichbare Klärpunkte und Tieftemperaturstabilitäten auf, sie haben jedoch relativ hohe An-Werte als auch höhere Schwellenspannungen von ca. ≥ 1,7 V.The requirement for a high clearing point, nematic phase at low temperature and a high Δε has so far been insufficiently fulfilled. Liquid crystal mixtures, such as. Although MS 99295 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) have comparable clearing points and low-temperature stabilities, they have relatively high on-values as well as higher threshold voltages of about ≥ 1.7 V.
Andere Mischungssysteme besitzen vergleichbare Viskositäten und Werte von Δε, weisen jedoch nur Klärpunkte in der Gegend von 60 °C auf.Other mixing systems have comparable viscosities and values of Δε, but have only clearing points in the region of 60 ° C.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen es bei Beibehaltung der nematischen Phase bis -20 °C und bevorzugt bis -30 °C, besonders bevorzugt bis -40°C, Klärpunkte oberhalb 80°, vorzugsweise oberhalb 90°, besonders bevorzugt oberhalb 100 °C, gleichzeitig dielektrische Anisotropiewerte △ε ≥ 4, vorzugsweise ≥ 6 und einen hohen Wert für den spezifischen Widerstand zu erreichen, wodurch hervorragende STN- und MKF-Anzeigen erzielt werden können. Insbesondere sind die Mischungen durch kleine Operationsspannungen gekennzeichnet. Die TN-Schwellen liegen unterhalb 1,5 V, vorzugsweise unterhalb 1,3 V.The liquid-crystal mixtures according to the invention make it possible to maintain the nematic phase at -20 ° C. and preferably at -30 ° C., particularly preferably at -40 ° C., clearing points above 80 °, preferably above 90 °, particularly preferably above 100 ° C., simultaneously dielectric Anisotropy values △ ε ≥ 4, preferably ≥ 6 and to achieve a high value for the resistivity, whereby excellent STN and MKF displays can be achieved. In particular, the mixtures are characterized by low operating voltages. The TN thresholds are below 1.5 V, preferably below 1.3 V.
Es versteht sich, dass durch geeignete Wahl der Komponenten der erfindungsgemäßen Mischungen auch höhere Klärpunkte (z.B. oberhalb 110°) bei höheren Schwellenspannung oder niedrigere Klärpunkte bei niedrigeren Schwellenspannungen unter Erhalt der anderen vorteilhaften Eigenschaften realisiert werden können. Ebenso können bei entsprechend wenig erhöhten Viskositäten Mischungen mit größerem Δε und somit geringeren Schwellen erhalten werden. Die erfindungsgemäßen MFK-Anzeigen arbeiten vorzugsweise im ersten Transmissionsminimum nach Gooch und Tarry [
Die Fließviskosität ν20 bei 20 °C ist vorzugsweise < 60 mm2 · s-1, besonders bevorzugt < 50 mm2 · s-1. Der nematische Phasenbereich ist vorzugsweise mindestens 90°, insbesondere mindestens 100°. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Bereich mindestens von -30° bis +80°. Die Rotationsviskosität γ1 bei 20 °C ist vorzugsweise < 200 mPa·s, besonders bevorzugt < 180 mPa·s, insbesondere < 160 mPa·s.The flow viscosity ν 20 at 20 ° C is preferably <60 mm 2 · s -1 , more preferably <50 mm 2 · s -1 . The nematic phase range is preferably at least 90 °, in particular at least 100 °. Preferably, this range extends at least from -30 ° to + 80 °. The rotational viscosity γ 1 at 20 ° C. is preferably <200 mPa · s, particularly preferably <180 mPa · s, in particular <160 mPa · s.
Messungen des "Capacity Holding-ratio" (HR) [S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5,1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)] haben ergeben, dass erfindungsgemäße Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I eine deutlich kleinere Abnahme des HR mit steigender Temperatur aufweisen als analoge Mischungen enthaltend anstelle den Verbindungen der Formel I Cyanophenylcyclohexane der Formel
Auch die UV-Stabilität der erfindungsgemäßen Mischungen ist erheblich besser, d. h. sie zeigen eine deutlich kleinere Abnahme des HR unter UV-Belastung.The UV stability of the mixtures according to the invention is significantly better, d. H. they show a much smaller decrease in HR under UV exposure.
Vorzugsweise basieren die erfindungsgemäßen Medien auf mehreren (vorzugsweise zwei, drei oder mehr) Verbindungen der Formel I, d.h. der Anteil dieser Verbindungen ist 5-95 %, vorzugsweise 10-60 % und besonders bevorzugt im Bereich von 15-40 %.Preferably, the media of the invention are based on several (preferably two, three or more) compounds of formula I, i. the proportion of these compounds is 5-95%, preferably 10-60%, and more preferably in the range of 15-40%.
Die einzelnen Verbindungen der Formeln I bis IX und deren Unterformeln, die in den erfindungsgemäßen Medien verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.The individual compounds of the formulas I to IX and their sub-formulas which can be used in the media according to the invention are either known or they can be prepared analogously to the known compounds.
Bevorzugte Ausführungsformen sind im folgenden angegeben:
- Das Medium enthält vorzugsweise ein, zwei oder drei homologe Verbindungen der Formel I, wobei jedes Homologe zu maximal 10 % in der Mischung enthalten ist.
- Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln II bis IX:
- R0
- n-Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl, Alkenyloxy oder Alkenyl mit jeweils bis zu 9 C-Atomen
- X0
- F, Cl, halogeniertes Alkyl, halogeniertes Alkenyl, halogeniertes Alkenyloxy oder halogeniertes Alkoxy mit bis zu 7 C-Atomen,
- Z°
- -CH=CH-, -C2H4-, -(CH2)4-, -C2F4-, -CH2O-, -OCH2-, -CF=CF-, -CF2O-, -OCF2- oder -COO-,
- Y1,Y2, Y3 und Y4
- jeweils unabhängig voneinander H oder F, und
- r
- 0 oder 1.
- The medium preferably contains one, two or three homologous compounds of the formula I, wherein each homologue is contained in the mixture to a maximum of 10%.
- Medium additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas II to IX:
- R 0
- n-alkyl, oxaalkyl, fluoroalkyl, alkenyloxy or alkenyl, each having up to 9 carbon atoms
- X 0
- F, Cl, halogenated alkyl, halogenated alkenyl, halogenated alkenyloxy or halogenated alkoxy having up to 7 C atoms,
- Z °
- -CH = CH-, -C 2 H 4 -, - (CH 2 ) 4 -, -C 2 F 4 -, -CH 2 O-, -OCH 2 -, -CF = CF-, -CF 2 O- , -OCF 2 - or -COO-,
- Y1, Y2, Y 3 and Y 4
- each independently of one another H or F, and
- r
- 0 or 1.
Die Verbindung der Formel IV ist vorzugsweise
- Das Medium enthält vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formeln
- Das Medium enthält vorzugsweise ein, zwei oder drei, ferner vier, Homologe der Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe H1 bis H19 (n = 1-7):
- Das Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln X bis XV:
- Der Anteil an Verbindungen der Formeln I bis IX zusammen beträgt im Gesamtgemisch mindestens 50 Gew.-%.
- Der Anteil an Verbindungen der Formel I beträgt im Gesamtgemisch 5 bis 50 Gew.-%.
- Der Anteil an Verbindungen der Formel II beträgt im Gesamtgemisch 3-40 Gew.-%.
- Der Anteil an Verbindungen der Formeln II bis IX im Gesamtgemisch beträgt 30 bis 70 Gew.-%.
- Das Medium enthält Verbindungen der Formeln II, III, IV, V, VI, VII, VIII und/oder IX.
- R0 ist geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen.
- Das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen der Formeln I bis XV.
- Das Medium enthält 5-40 Gew.-% an Verbindungen der Formeln H17 und/oder H18.
- Das Medium enthält weitere Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln XVI bis XX:
- Das Medium enthält weitere Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe bestehend aus den Formeln RI bis RIX,
- R0
- n-Alkyl, Oxaalkyl, Fluoralkyl, Alkenyloxy oder Alkenyl mit jeweils bis zu 9 C-Atomen,
- d
- 0, 1 oder 2,
- Y1
- H oder F,
- Alkyl oder Alkyl*
- jeweils unabhängig voneinander ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1-9 C-Atomen,
- Alkenyl oder Alkenyl*
- jeweils unabhängig voneinander einen geradkettigen oder verzweigten Alkenylrest mit bis zu 9 C-Atomen
- Das Medium enthält vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formeln
- Das Gewichtsverhältnis I: (II + III + IV + V + VI + VII + VIII + IX) ist vorzugsweise 1 : 10 bis 10 : 1.
- Das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln I bis XV.
- The medium preferably contains one or more compounds of the formulas
- The medium preferably contains one, two or three, further four, homologues of the compounds selected from the group H1 to H19 (n = 1-7):
- The medium additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas X to XV:
- The proportion of compounds of the formulas I to IX together in the total mixture is at least 50% by weight.
- The proportion of compounds of formula I is in the total mixture 5 to 50 wt .-%.
- The proportion of compounds of formula II is in the total mixture 3-40 wt .-%.
- The proportion of compounds of the formulas II to IX in the total mixture is 30 to 70 wt .-%.
- The medium contains compounds of the formulas II, III, IV, V, VI, VII, VIII and / or IX.
- R 0 is straight-chain alkyl or alkenyl having 2 to 7 C atoms.
- The medium consists essentially of compounds of formulas I to XV.
- The medium contains 5-40% by weight of compounds of the formulas H17 and / or H18.
- The medium contains further compounds, preferably selected from the following group consisting of the general formulas XVI to XX:
- The medium contains further compounds, preferably selected from the following group consisting of the formulas RI to RIX,
- R 0
- n-alkyl, oxaalkyl, fluoroalkyl, alkenyloxy or alkenyl having in each case up to 9 C atoms,
- d
- 0, 1 or 2,
- Y 1
- H or F,
- Alkyl or alkyl *
- each independently of one another a straight-chain or branched alkyl radical having 1-9 C atoms,
- Alkenyl or alkenyl *
- each independently of one another a straight-chain or branched alkenyl radical having up to 9 C atoms
- The medium preferably contains one or more compounds of the formulas
- The weight ratio I: (II + III + IV + V + VI + VII + VIII + IX) is preferably 1:10 to 10: 1.
- The medium consists essentially of compounds selected from the group consisting of the general formulas I to XV.
Es wurde gefunden, dass bereits ein relativ geringer Anteil an Verbindungen der Formel I im Gemisch mit üblichen Flüssigkristallmaterialien, insbesondere jedoch mit einer oder mehreren Verbindungen der Formel II, III, IV, V, VI, VII, VIII oder IX zu einer beträchtlichen Erniedrigung der Schwellenspannung und zu niedrigen Werten für die Doppelbrechung führt, wobei gleichzeitig breite nematische Phasen mit tiefen Übergangstemperaturen smektisch-nematisch beobachtet werden, wodurch die Lagerstabilität verbessert wird. Die Verbindungen der Formeln I bis IX sind farblos, stabil und untereinander und mit anderen Flüssigkristallmaterialien gut mischbar.It has been found that even a relatively small proportion of compounds of the formula I in admixture with conventional liquid crystal materials, but in particular with one or more compounds of the formula II, III, IV, V, VI, VII, VIII or IX to a considerable reduction of Threshold voltage and too low values for the birefringence results, while simultaneously observing broad nematic phases with low transition temperatures smectic-nematic, whereby the storage stability is improved. The compounds of formulas I to IX are colorless, stable and readily miscible with each other and with other liquid crystal materials.
Der Ausdruck "Alkyl" oder "Alkyl*" umfasst geradkettige und verzweigte Alkylgruppen mit 1-9 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Heptyl. Gruppen mit 2-5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.The term "alkyl" or "alkyl *" embraces straight-chain and branched alkyl groups having 1-9 carbon atoms, in particular the straight-chain groups methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl and heptyl. Groups of 2-5 carbon atoms are generally preferred.
Der Ausdruck "Alkenyl" oder "Alkenyl*" umfasst geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit bis zu 9 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Besonders bevorzugte Alkenylgruppen sind C2- C7- 1E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl, C5-C7-4-Alkenyl, C6-C7-5-Alkenyl und C7-6-Alkenyl, insbesondere C2C7-1 E-Alkenyl, C4-C7-3E-Alkenyl und C5-C7-4-Alkenyl. Beispiele bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1 E-Propenyl, 1 E-Butenyl, 1 E-Pentenyl, 1 E-Hexenyl, 1 E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.The term "alkenyl" or "alkenyl *" includes straight-chain and branched alkenyl groups having up to 9 carbon atoms, especially the straight-chain groups. Particularly preferred alkenyl groups are C 2 - C 7 - 1E-alkenyl, C 4 -C 7 -3E-alkenyl, C 5 -C 7 -4-alkenyl, C 6 -C 7 -5-alkenyl and C 7 -6-alkenyl , in particular C 2 C 7 -1 E-alkenyl, C 4 -C 7 3E-alkenyl and C 5 -C 7 -4-alkenyl. Examples of preferred alkenyl groups are vinyl, 1E-propenyl, 1E-butenyl, 1E-pentenyl, 1E-hexenyl, 1E-heptenyl, 3-butenyl, 3E-pentenyl, 3E-hexenyl, 3E-heptenyl, 4-pentenyl , 4Z-hexenyl, 4E-hexenyl, 4Z-heptenyl, 5-hexenyl, 6-heptenyl and the like. Groups of up to 5 carbon atoms are generally preferred.
Der Ausdruck "Fluoralkyl" umfasst vorzugsweise geradkettige Gruppen mit endständigen Fluor, d.h. Fluormethyl, 2-Fluorethyl, 3-Fluorpropyl, 4-Fluorbutyl, 5-Fluorpentyl, 6-Fluorhexyl und 7-Fluorheptyl. Andere Positionen des Fluors sind jedoch nicht ausgeschlossen.The term "fluoroalkyl" preferably includes straight-chain fluoro-end-capped groups, ie, fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorohexyl, and 7-fluoroheptyl. Other positions of the fluorine are not excluded.
Der Ausdruck "Oxaalkyl" umfasst vorzugsweise geradkettige Reste der Formel CnH2n+1-O-(CH2)m, worin n und m jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6 bedeuten. Vorzugsweise ist n = 1 und m 1 bis 6.The term "oxaalkyl" preferably includes straight-chain radicals of the formula C n H 2n + 1 -O- (CH 2 ) m , wherein n and m are each independently 1 to 6. Preferably, n = 1 and m is 1 to 6.
Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R0 und X0 können die Ansprechzeiten, die Schwellenspannung, die Steilheit der Transmissionskennlinien etc. in gewünschter Weise modifiziert werden. Beispielsweise führen 1E-Alkenylreste, 3E-Alkenylreste, 2E-Alkenyloxyreste und dergleichen in der Regel zu kürzeren Ansprechzeiten, verbesserten nematischen Tendenzen und einem höheren Verhältnis der elastischen Konstanten k33 (bend) und k11 (splay) im Vergleich zu Alkyl- bzw. Alkoxyresten. 4-Alkenylreste, 3-Alkenylreste und dergleichen ergeben im allgemeinen tiefere Schwellenspannungen und kleinere Werte von k33/k11 im Vergleich zu Alkyl- und Alkoxyresten.By suitably selecting the meanings of R 0 and X 0 , the response times, the threshold voltage, the transconductance of the transmission characteristics etc. can be modified in the desired manner. For example, 1E-alkenyl radicals, 3E-alkenyl radicals, 2E-alkenyloxy radicals and the like generally lead to shorter response times, improved nematic tendencies and a higher ratio of the elastic constants k 33 (bend) and k 11 (splay) compared to alkyl or alkoxy. 4-Alkenyl radicals, 3-alkenyl radicals and the like generally give lower threshold voltages and smaller values of k 33 / k 11 compared to alkyl and alkoxy radicals.
Eine Gruppe -CH2CH2- in Z1 und/oder Z2 führt im allgemeinen zu höheren Werten von k33/k11 im Vergleich zu einer einfachen Kovalenzbindung. Höhere Werte von k33/k11 ermöglichen z.B. flachere Transmissionskennlinien in TN-Zellen mit 90° Verdrillung (zur Erzielung von Grautönen) und steilere Transmissionskennlinien in STN-, SBE- und OMI-Zellen (höhere Multiplexierbarkeit) und umgekehrt.A group -CH 2 CH 2 - in Z 1 and / or Z 2 generally results in higher values of k 33 / k 11 compared to a single covalent bond. Higher values of k 33 / k 11 allow, for example, flatter transmission characteristics in TN cells with 90 ° twist (to achieve shades of gray) and steeper transmission characteristics in STN, SBE and OMI cells (higher multiplexability) and vice versa.
Das optimale Mengenverhältnis der Verbindungen der Formeln I und II + III + IV + V + VI + VII + VII + VIII + IX hängt weitgehend von den gewünschten Eigenschaften, von der Wahl der Komponenten der Formeln I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII und/oder IX und von der Wahl weiterer gegebenenfalls vorhandener Komponenten ab. Geeignete Mengenverhältnisse innerhalb des oben angegebenen Bereichs können von Fall zu Fall leicht ermittelt werden.The optimum ratio of the compounds of the formulas I and II + III + IV + V + VI + VII + VII + VIII + IX depends largely on the desired properties, on the choice of the components of the formulas I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII and / or IX and from the choice of other optionally present components. Suitable proportions within the range given above can be easily determined on a case-by-case basis.
Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formeln I bis XV in den erfindungsgemäßen Gemischen ist nicht kritisch. Die Gemische können daher eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten zwecks Optimierung verschiedener Eigenschaften. Der beobachtete Effekt auf die Ansprechzeiten und die Schwellenspannung ist jedoch in der Regel umso größer je höher die Gesamtkonzentration an Verbindungen der Formeln I bis XV ist.The total amount of compounds of the formulas I to XV in the mixtures according to the invention is not critical. The mixtures may therefore contain one or more other components to optimize various properties. However, the observed effect on the response times and the threshold voltage is generally greater the higher the total concentration of compounds of the formulas I to XV.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Medien Verbindungen der Formel II bis IX (vorzugsweise II und/oder III), worin X0 OCF3, OCHF2, F, OCH=CF2, OCF=CF2, OCF2CHFCF3, oder OCF2-CF2H bedeutet. Eine günstige synergistische Wirkung mit den Verbindungen der Formel I führt zu besonders vorteilhaften Eigenschaften.In a particularly preferred embodiment, the media according to the invention comprise compounds of the formulas II to IX (preferably II and / or III) wherein X is 0 OCF 3, OCHF 2, F, OCH = CF 2, OCF = CF 2, OCF 2 CHFCF 3, or OCF 2 -CF 2 H means. A favorable synergistic effect with the compounds of the formula I leads to particularly advantageous properties.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen MFK-Anzeige aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit Oberflächenbehandlung entspricht der für derartige Anzeigen üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefasst und umfasst auch alle Abwandlungen und Modifikationen der MFK-Anzeige, insbesondere auch Matrix-Anzeigeelemente auf Basis poly-Si TFT oder MIM.The structure of the MFK display of polarizers, electrode base plates and electrodes with surface treatment according to the invention corresponds to the usual construction for such displays. Here, the term of the usual construction is broad and includes all modifications and modifications of the MFK display, in particular matrix display elements based on poly-Si TFT or MIM.
Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Anzeigen zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten nematischen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallparameter der Flüssigkristallschicht.However, a significant difference of the displays of the invention on the basis of the usual twisted nematic cell is the choice of the liquid crystal parameters of the liquid crystal layer.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.The preparation of the liquid crystal mixtures which can be used according to the invention is carried out in a conventional manner. In general, the desired amount of the components used in lesser amount is dissolved in the constituent of the main component, expediently at elevated temperature. It is also possible to use solutions of the components in an organic solvent, e.g. in acetone, chloroform or methanol, and to remove the solvent again after thorough mixing, for example by distillation.
Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze, wie z. B. Stabilisatoren, Antioxidation, enthalten. Beispielsweise können 0-15 % pleochroitische Farbstoffe oder chirale Dotierstoffe zugesetzt werden.The dielectrics may also other, known in the art and described in the literature additives such. As stabilizers, antioxidation included. For example, 0-15% pleochroic dyes or chiral dopants may be added.
C bedeutet eine kristalline, S eine smektische, SC eine smektische C, SB eine smektische B, N eine nematische und I die isotrope Phase.C means a crystalline, S a smectic, S C a smectic C, S B a smectic B, N a nematic and I the isotropic phase.
V10 bezeichnet die Spannung für 10 % Transmission (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche). ton bezeichnet die Einschaltzeit und toff die Ausschaltzeit bei einer Betriebsspannung entsprechend dem 2fachen Wert von V10. Δn bezeichnet die optische Anisotropie und no den Brechungsindex. Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie (Δε = ε||- ε⊥, wobei εll die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε⊥ die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeutet). Die elektrooptischen Daten wurden in einer TN-Zelle im 1. Minimum (d.h. bei einem d · Δn-Wert von 0,5 µm) bei 20 °C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird. Die optischen Daten wurden bei 20 °C gemessen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.V 10 denotes the voltage for 10% transmission (viewing direction perpendicular to the plate surface). t on denotes the switch-on time and t off the switch-off time at an operating voltage corresponding to twice the value of V 10 . Δn denotes the optical anisotropy and n o the refractive index. Δε denotes the dielectric anisotropy (Δε = ε || - ε ⊥ , where ε ll means the dielectric constant parallel to the longitudinal molecular axes and ε ⊥ the dielectric constant perpendicular to it). The electro-optical data were measured in a TN cell in the 1st minimum (ie at a d · Δn value of 0.5 microns) at 20 ° C, unless expressly stated otherwise. The optical data were measured at 20 ° C unless expressly stated otherwise.
In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß folgender Tabellen A und B erfolgt. Alle Reste CnH2n+1 und CmH2m+1 sind geradkettige Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen. n und m bedeuten jeweils unabhängig voneinander 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15. Die Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Substituenten R1, R2, L1 und L2:
Bevorzugte Mischungskomponenten finden sich in den Tabellen A und B.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Fp. bedeutet Schmelzpunkt, Kp. Klärpunkt. Ferner bedeuten K = kristalliner Zustand, N = nematische Phase, S = smektische Phase und I = isotrope Phase. Die Angaben zwischen diesen Symbolen stellen die Übergangstemperaturen dar. Δn bedeutet optische Anisotropie (589 nm, 20 °C), Δε die dielektrische Anisotropie 1kHz, 20 °C), die Fließviskosität ν20 (mm2/sec) wurde bei 20 °C bestimmt. Die Rotationsviskosität γ1 (mPa·s) wurde ebenfalls bei 20 °C bestimmt.The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. Above and below, percentages are by weight. All temperatures are in degrees Celsius. Mp means melting point, bp. Clearing point. Furthermore, K = crystalline state, N = nematic phase, S = smectic phase and I = isotropic phase. The data between these symbols represent the transition temperatures. Δn means optical anisotropy (589 nm, 20 ° C.), Δε the dielectric anisotropy 1 kHz, 20 ° C.), the flow viscosity ν 20 (mm 2 / sec) was determined at 20 ° C. , The rotational viscosity γ 1 (mPa · s) was also determined at 20 ° C.
"Übliche Aufarbeitung" bedeutet: man gibt gegebenenfalls Wasser hinzu, extrahiert mit Dichlormethan, Diethylether, Methyl-tert.Butylether oder Toluol, trennt ab, trocknet die organische Phase, dampft ein und reinigt das Produkt durch Destillation unter reduziertem Druck oder Kristallisation und/oder Chromatographie. Folgende Abkürzungen werden verwendet:
Die Herstellung von B erfolgt analog zu Lit. a)
Eine Lösung von 207 mmol 1,4-Dibrombenzol in 250 ml Diethylether wird bei -50 °C tropfenweise mit 207 mmol BuLi (15 % in Hexan) versetzt. Dann tropft man eine Lösung von 170 mmol B in 50 ml Diethylether bei derselben Temperatur zu, rührt 30 min nach, lässt auf 0 °C kommen und arbeitet wie üblich wässrig auf. Das Rohprodukt (51 g) wird in 400 ml CH2Cl2 gelöst und bei -75 °C mit 400 mmol Triethylsilan versetzt. Man tropft 400 mmol Bortrifluorid-Etherat zu, wobei die Temperatur nicht über -70 °C steigen darf. Danach lässt man auf -10 °C kommen, hydrolysiert mit ges. NaHCO3-Lösung und arbeitet wie üblich wässrig auf. Das Rohprodukt enthält die trans/cis-Isomere in einem Verhältnis 9:1. Man kristallisiert aus Pentan bei -20 °C µm.A solution of 207 mmol 1,4-dibromobenzene in 250 ml diethyl ether is added dropwise at -50 ° C with 207 mmol BuLi (15% in hexane). Then added dropwise to a solution of 170 mmol B in 50 ml of diethyl ether at the same temperature, stirred for 30 min, allowed to come to 0 ° C and worked up as usual on water. The crude product (51 g) is dissolved in 400 ml of CH 2 Cl 2 and treated at -75 ° C with 400 mmol of triethylsilane. 400 mmol of boron trifluoride etherate are added dropwise, during which the temperature must not rise above -70.degree. Then allowed to come to -10 ° C, hydrolyzed with sat. NaHCO 3 solution and worked up as usual aqueous. The crude product contains the trans / cis isomers in a ratio of 9: 1. It is crystallized from pentane at -20 ° C microns.
73 mmol C werden in 200 ml THF gelöst und auf -70 °C gekühlt. Man tropft zuerst 73 mmol BuLi (15 % in Hexan) zu, gefolgt von 73 mmol Trimethylborat in 50 ml THF. Man lässt auf -20 °C kommen, stellt durch Zugabe von 2N HCl auf pH = 2 ein und arbeitet wässrig auf: Das Rohprodukt wird mit heißem Heptan digeriert und bei 0 °C kristallisiert.73 mmol C are dissolved in 200 ml THF and cooled to -70 ° C. 73 mmol of BuLi (15% in hexane) are added dropwise first, followed by 73 mmol of trimethyl borate in 50 ml of THF. It is allowed to come to -20 ° C, adjusted to pH = 2 by addition of 2N HCl and worked up in water: The crude product is digested with hot heptane and crystallized at 0 ° C.
Eine Mischung von 60 mmol D , 300 ml Toluol, 120 mmol NaOH, 50 ml Wasser und 30 ml 30 % H2O2 wird 2 h bei 45 °C gerührt. Die Mischung wird mit 10 % HCl auf pH = 2 eingestellt und wässrig aufgearbeitet. Das Rohprodukt wird aus Heptan umkristallisiert.A mixture of 60 mmol D , 300 ml of toluene, 120 mmol of NaOH, 50 ml of water and 30 ml of 30% H 2 O 2 is stirred at 45 ° C for 2 h. The mixture is adjusted to pH = 2 with 10% HCl and worked up with water. The crude product is recrystallized from heptane.
22 mmol E werden in 100 ml Xylol in Gegenwart von 1,5 g Wasser feuchtem 5 % Pd-C-Katalysator bei 5 bar und 130 °C für 27,5 h hydriert. Die Aufarbeitung erfolgt wie üblich. Man erhält ein farbloses Öl.22 mmol E are hydrogenated in 100 ml of xylene in the presence of 1.5 g of water wet 5% Pd-C catalyst at 5 bar and 130 ° C for 27.5 h. The work-up is done as usual. A colorless oil is obtained.
Eine Lösung von 17 mmol 2-Trimethylsilyl-1,3-dithian in 75 ml THF wird bei -70 °C mit 17 mmol BuLi (15 % in Hexan) versetzt. Man lässt innerhalb von 4 h auf 0 °C kommen, kühlt dann wieder auf -70 °C und tropft 17 mmol F in 25 ml THF zu, man lässt auf Raumtemperatur kommen, rührt 18 h nach und arbeitet wie üblich wässrig auf. Das Rohprodukt wird aus Heptan kristallisiert. Man erhält farblose Kristalle.A solution of 17 mmol of 2-trimethylsilyl-1,3-dithiane in 75 ml of THF is added at -70 ° C with 17 mmol BuLi (15% in hexane). The mixture is allowed to come to 0 ° C within 4 h, then cooled again to -70 ° C and added dropwise 17 mmol F in 25 ml of THF, allowed to come to room temperature, stirred for 18 h and worked up as usual aqueous. The crude product is crystallized from heptane. This gives colorless crystals.
Eine Lösung von 6,12 mmol G in 50 ml CH2Cl2 wird bei -20 °C tropfenweise mit 6,27 mmol Trifluormethansulfonsäure versetzt. Man lässt für 30 min auf Raumtemperatur kommen und kühlt dann auf-70°C. Nun werden zuerst eine Lösung von 9,1 mmol 3,4,5-Trifluorphenol und 10,1 mmol Triethylamin in 20l CH2Cl2, 5 min später 31 mmol Triethylamin-Tris(hydrofluorid) zugegeben. Nach weiteren 5 min gibt man in kleinen Portionen eine Suspension von 31,5 mmol DBH (1,3-Dibrom-5,5-dimethylhydanthoin) zu und rührt 1 h bei -70 °C nach. Man lässt auf -10 °C kommen und gießt die Reaktionsmischung in 400 ml eiskalte NaOH. Man arbeitet wie üblich wässrig auf und reinigt das Rohprodukt durch Chromatographie an Kieselgel (Heptan/Toluol 3:2) und Kristallisation aus Pentan bei -70 °C. Man erhält farblose Kristalle: K 35 N 66,3 I; Δn = 0,0570; Δε = 13,4A solution of 6.12 mmol G in 50 ml CH 2 Cl 2 is added dropwise at -20 ° C with 6.27 mmol trifluoromethanesulfonic acid. It is allowed to come to room temperature for 30 minutes and then cooled to -70 ° C. Now, first a solution of 9.1 mmol 3,4,5-trifluorophenol and 10.1 mmol of triethylamine in 20l CH 2 Cl 2 , 5 min later added 31 mmol triethylamine tris (hydrofluoride). After a further 5 minutes, a suspension of 31.5 mmol of DBH (1,3-dibromo-5,5-dimethylhydanthoin) is added in small portions and stirring is continued for 1 h at -70 ° C. It is allowed to come to -10 ° C and the reaction mixture is poured into 400 ml of ice-cold NaOH. It works as usual on aqueous and purified the crude product by chromatography on silica gel (heptane / toluene 3: 2) and crystallization from pentane at -70 ° C. Colorless crystals are obtained: K 35 N 66.3 I; Δn = 0.0570; Δε = 13.4
Analog werden die folgenden Verbindungen der Formel
Eine Mischung aus 50 mmol I, 50 mmol J, 2,5 mmol Pd(PPh3)4, 300 ml Toluol und 300 ml Na-Boratpuffer (pH=9) wird 18 h bei 80 °C gerührt. Man gießt die Mischung in 500 ml 0,1 N HCl, extrahiert das Produkt mit CH2Cl2, trocknet über Na2SO4 und rotiert zur Trockene ein. Das Rohprodukt wird in n-Heptan über Kiegelgel chromatographiert und anschließend zweimal bei -20 °C aus n-Heptan umkristallisiert. K 78 N 93,1 I; Δn = 0,1493; Δε = 27,3A mixture of 50 mmol of I , 50 mmol of J , 2.5 mmol of Pd (PPh 3 ) 4 , 300 ml of toluene and 300 ml of Na borate buffer (pH = 9) is stirred at 80 ° C. for 18 h. The mixture is poured into 500 ml of 0.1 N HCl, the product is extracted with CH 2 Cl 2 , dried over Na 2 SO 4 and rotated to dryness. The crude product is in chromatographed on Kiegelgel n-heptane and then recrystallized twice at -20 ° C from n-heptane. K 78 N 93.1 I; Δn = 0.1493; Δε = 27.3
Analog werden die folgenden Verbindungen der Formel
Eine Lösung von 61,2 mmol L in 500 ml CH2Cl2 wird bei -20 °C tropfenweise mit 62,7 mmol Trifluormethansulfonsäure versetzt. Man lässt für 30 min auf Raumtemperatur kommen und kühlt dann auf -70 °C. Nun werden zuerst eine Lösung von 91 mmol 4-Brom-3-fluorphenol und 101 mmol Triethylamin in 200 ml CH2Cl2, 5 min später 310 mmol Triethylamin-Tris(hydrofluorid) zugegeben. Nach weiteren 5 min gibt man in kleinen Portionen eine Suspension von 315 mmol 1,3-Dibrom-5,5-dimethylhydanthoin zu und rührt 1 h bei -70 °C nach. Man lässt auf -10 °C kommen und gießt die Reaktionsmischung in eiskalte NaOH. Man arbeitet wie üblich wässrig auf und reinigt das Rohprodukt durch Chromatographie an Kieselgel (Heptan/MTB-Ether 4:1) und Kristallisation aus Ethanol bei -20 °C.A solution of 61.2 mmol L in 500 ml CH 2 Cl 2 is added dropwise at -20 ° C with 62.7 mmol trifluoromethanesulfonic acid. It is allowed to come to room temperature for 30 minutes and then cooled to -70 ° C. Now, first a solution of 91 mmol of 4-bromo-3-fluorophenol and 101 mmol of triethylamine in 200 ml of CH 2 Cl 2 , 5 min later added 310 mmol of triethylamine tris (hydrofluoride). After a further 5 minutes, a suspension of 315 mmol of 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydanthoin is added in small portions and the mixture is stirred at -70 ° C. for a further 1 h. It is allowed to -10 ° C come and pour the reaction mixture into ice-cold NaOH. The reaction is carried out as usual in water and the crude product is purified by chromatography on silica gel (heptane / MTB ether 4: 1) and crystallization from ethanol at -20 ° C.
Eine Mischung aus 50 mmol M , 50 mmol 3,4,5-Trifluorbenzolboronsäure, 2,5 mmol Pd(PPh3)4, 300 ml Toluol und 300 ml Na-Boratpuffer (pH=9) wird 18 h bei 80 °C gerührt. Man gießt die Mischung in 500 ml 0,1 N HCl, extrahiert das Produkt mit CH2Cl2, trocknet über Na2SO4 und rotiert zur Trockene ein. Das Rohprodukt wird in n-Heptan über Kieselgel chromatographiert und anschließend bei -20 °C aus n-Heptan umkristallisiert. K 61 N 191,8 I; Δn = 0,1220; Δε = 19,1A mixture of 50 mmol of M , 50 mmol of 3,4,5-trifluorobenzeneboronic acid, 2.5 mmol of Pd (PPh 3 ) 4 , 300 ml of toluene and 300 ml of Na borate buffer (pH = 9) is stirred at 80 ° C. for 18 h , The mixture is poured into 500 ml of 0.1 N HCl, the product is extracted with CH 2 Cl 2 , dried over Na 2 SO 4 and rotated to dryness. The crude product is chromatographed on silica gel in n-heptane and then recrystallized from n-heptane at -20 ° C. K 61 N 191.8 I; Δn = 0.1220; Δε = 19.1
Analog werden die folgenden Verbindungen der Formel
Eine Lösung von 61,2 mmol N in 500 ml CH2Cl2 wird bei -20 °C tropfenweise mit 62,7 mmol Trifluormethansulfonsäure versetzt. Man lässt für 30 min auf Raumtemperatur kommen und kühlt dann auf -70 °C. Nun werden zuerst eine Lösung von 91 mmol 4-Brom-phenol und 101 mmol Triethylamin in 200 ml CH2Cl2, 5 min später 310 mmol Triethylamin-Tris(hydrofluorid) zugegeben. Nach weiteren 5 min gibt man in kleinen Portionen eine Suspension von 315 mmol 1,3-Dibrom-5,5-dimethylhydanthoin zu und rührt 1 h bei -70 °C nach. Man lässt auf -10 °C kommen und gießt die Reaktionsmischung in eiskalte NaOH. Man arbeitet wie üblich wässrig auf und reinigt das Rohprodukt durch Chromatographie an Kieselgel (Heptan/MTB-Ether 4:1) und Kristallisation aus Ethanol bei -20 °C.A solution of 61.2 mmol N in 500 ml of CH 2 Cl 2 is added dropwise at -20 ° C with 62.7 mmol of trifluoromethanesulfonic acid. It is allowed to come to room temperature for 30 minutes and then cooled to -70 ° C. Now, a solution of 91 mmol of 4-bromo-phenol and 101 mmol of triethylamine in 200 ml of CH 2 Cl 2 , 5 min later added 310 mmol of triethylamine-tris (hydrofluoride). After a further 5 minutes, a suspension of 315 mmol of 1,3-dibromo-5,5-dimethylhydanthoin is added in small portions and the mixture is stirred at -70 ° C. for a further 1 h. It is allowed to come to -10 ° C and the reaction mixture is poured into ice-cold NaOH. The reaction is carried out as usual in water and the crude product is purified by chromatography on silica gel (heptane / MTB ether 4: 1) and crystallization from ethanol at -20 ° C.
Eine Mischung aus 50 mmol O , 50 mmol 3,4,5-Trifluorbenzolboronsäure, 2,5 mmol Pd(PPh3)4, 300 ml Toluol und 300 ml Na-Boratpuffer (pH=9) wird 18 h bei 80 °C gerührt. Man gießt die Mischung in 500 ml 0,1 N HCl, extrahiert das Produkt mit CH2Cl2, trocknet über Na2SO4 und rotiert zur Trockene ein. Das Rohprodukt wird in n-Heptan über Kieselgel chromatographiert und anschließend bei -20 °C aus n-Heptan umkristallisiert. K 60 SB 81 N 206,6 I; Δn =0,1291; Δε = 15,7A mixture of 50 mmol of O , 50 mmol of 3,4,5-trifluorobenzeneboronic acid, 2.5 mmol of Pd (PPh 3 ) 4 , 300 ml of toluene and 300 ml of Na borate buffer (pH = 9) is stirred at 80 ° C. for 18 h , The mixture is poured into 500 ml of 0.1 N HCl, the product is extracted with CH 2 Cl 2 , dried over Na 2 SO 4 and rotated to dryness. The crude product is chromatographed on silica gel in n-heptane and then recrystallized from n-heptane at -20 ° C. K 60 S B 81 N 206.6 I; Δn = 0.1291; Δε = 15.7
Analog werden die folgenden Verbindungen der Formel
Zu einer auf -70 °C abgekühlten Lösung von 65 mmol P in 100 ml Dichlormethan wird ein Gemisch aus 98 mmol Q und 16,3 ml Triethylamin (117 mmol) in 80 ml Dichlormethan unter Rühren zugetropft. Nach beendeter Zugabe wird noch 1 h bei -70 °C gerührt. Anschließend wird mit 325 mmol Triethylamintrishydrofluorid bei derselben Temperatur tropfenweise versetzt. Anschließend werden 325 mmol Brom bei -70 °C tropfenweise zugegeben. Nach 1 h Rühren bei -70 °C lässt man auf -10 °C erwärmen und gießt das Reaktionsgemisch in eine Mischung aus 500 ml Eiswasser und 95 ml 32%ige Natronlauge. Die Phasen werden getrennt und die wässrige Phase wird mit Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden wie üblich aufgearbeitet.To a cooled to -70 ° C solution of 65 mmol P in 100 ml of dichloromethane, a mixture of 98 mmol of Q and 16.3 ml of triethylamine (117 mmol) in 80 ml of dichloromethane is added dropwise with stirring. After complete addition, the mixture is stirred at -70 ° C for a further 1 h. Subsequently, 325 mmol Triethylamintrishydrofluorid added dropwise at the same temperature. Subsequently, 325 mmol of bromine are added dropwise at -70 ° C. After 1 h stirring at -70 ° C is allowed to warm to -10 ° C and the reaction mixture is poured into a mixture of 500 ml of ice water and 95 ml of 32% sodium hydroxide solution. The phases are separated and the aqueous phase is extracted with dichloromethane. The combined organic phases are worked up as usual.
Eine Mischung aus 10 mmol S und 10 mmol 2,6-Difluor-4-(trans-5'-propyltetrahydropyranyl-(2))-phenylboronsäure in 60 ml Toluol und 60 ml Natriumborat-Puffertösung (pH = 9) wird mit 0,5 mmol Pd(PPh3)4 unter Rühren 16 h bei 80 °C erwärmt. Nach dem Erkalten wird das zweiphasige Reaktionsgemisch unter Rühren auf 100 ml 0,1 N HCl gegossen, die organische Phase abgetrennt und die wässrige Phase mit Toluol zweimal extrahiert. Die vereinigten Toluolphasen werden nach dem Trocknen eingedampft, und der Rückstand wird über Kieselgel (Heptan/Methyl-tert.-butylether) filtriert. Zuletzt wird erst aus Ethanol und dann aus n-Heptan umkristallisiert.
K 115 N 197,7 I; Δε = 35,4; An = 0,1706A mixture of 10 mmol S and 10 mmol of 2,6-difluoro-4- (trans-5'-propyltetrahydropyranyl (2)) -phenylboronic acid in 60 ml of toluene and 60 ml of sodium borate buffer solution (pH = 9) is assigned 0, 5 mmol of Pd (PPh 3 ) 4 with stirring for 16 h at 80 ° C heated. After cooling, the biphasic reaction mixture is poured with stirring onto 100 ml of 0.1 N HCl, the organic phase separated and the aqueous phase extracted twice with toluene. The combined toluene phases are evaporated after drying and the residue is filtered through silica gel (heptane / methyl tert-butyl ether). Finally, it is first recrystallized from ethanol and then from n-heptane.
K 115 N 197.7 I; Δ∈ = 35.4; An = 0.1706
Analog werden die folgenden Verbindungen der Formel
Enantiomerentrennung von
8,7 g T werden zur Enantiomerentrennung über eine präparative Enantio-HPLC-Säule gegeben. Nach Erhalt der beiden Fraktionen wird jeweils aus Ethanol umkristallisiert und der Drehwert bestimmt.
3,18 g Enantio-HPLC: 99,68 % - Drehwert: +29,0°
3,74 g Enantio-HPLC: 98,25 % - Drehwert: -28,0°8.7 g of T are added for enantiomer separation via a preparative Enantio HPLC column. After obtaining the two fractions is recrystallized in each case from ethanol and determines the rotation value.
3.18 g Enantio-HPLC: 99.68% - rotation value: + 29.0 °
3.74 g Enantio-HPLC: 98.25% - rotation value: -28.0 °
Analog werden die folgenden Racemate in die Enantiomere getrennt:
Claims (10)
- Liquid-crystalline compounds of the formula IR1 and R2 each, independently of one another, denote H, halogen, a halogenated or unsubstituted alkyl or alkoxy radical having 1 to 15 C atoms, where, in addition, one or more CH2 groups in these radicals may each, independently of one another, be replaced by -C≡C-, -CH=CH-, -O-, -CO-O- or -O-CO- in such a way that O atoms are not linked directly to one another, where one of the radicals R1 and R2 may alternatively denote CN, OCN, SCN, NCS or SF5,Z1, Z2 and Z3 each, independently of one another, denote -CO-O-, -O-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CF=CF-, -CH=CH-, -C≡C- or a single bond, anda, b and c each, independently of one another, denote 0, 1, 2 or 3, where a + b + c ≤ 3.
- Liquid-crystalline compounds according to Claim 1 or 2, characterised in that a = 1 and b = 0 or a=0 and b=1.
- Liquid-crystalline compounds according to Claim 2, characterised in that L1 denotes fluorine and L2 denotes fluorine or hydrogen.
- Liquid-crystalline compounds according to Claim 2, characterised in that L1 and L2 denote fluorine.
- Liquid-crystalline medium comprising at least two mesogenic compounds, characterised in that it comprises at least one compound of the formula I according to Claim 1.
- Liquid-crystalline medium according to Claim 7, characterised in that it comprises one or more compounds selected from the group consisting of the general formulae II to IXR0 denotes n-alkyl, oxaalkyl, fluoroalkyl, alkenyloxy or alkenyl, each having up to 9 C atoms,X0 denotes F, Cl, halogenated alkyl, halogenated alkenyl, halogenated alkenyloxy or halogenated alkoxy having up to 7 C atoms,Z0 denotes -CH=CH-, -C2H4-, -(CH2)4-, -C2F4-, -CH2O-, -OCH2-, -CF=CF-, -CF2O-, -OCF2- or -COO-,Y1,Y2, Y3 and Y4 each, independently of one another, denote H or F, andr denotes 0 or 1.
- Use of the liquid-crystalline medium according to Claim 7 or 8 for electro-optical purposes.
- Electro-optical liquid-crystal display containing a liquid-crystalline medium according to Claim 7 or 8.
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